DE60316737T2 - Parallel rod mechanism and thus provided artificial joint - Google Patents
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Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of the invention
Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Parallelverbindung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie diese beispielsweise in der
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the state of technology
Eine
künstliche
Gelenkvorrichtung wurde konventionell z.B. in der
Gemäß der obigen künstlichen Gelenkvorrichtung kann aufgrund dessen, dass dem Fußabschnitt und dem Beinabschnitt gestattet ist, eine Schwenkbewegung in Bezug zueinander um die horizontale Achse nur in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung durchzuführen, der Fußgelenkabschnitt selbst dann nicht verdreht werden, wenn eine das künstliche Bein tragende Person während des Gehens versucht, nach links oder rechts zu drehen, was das Durchführen der Drehbewegung schwierig macht. Eine Kombination einer seriellen Verbindung mit drei oder mehr Freiheitsgraden und eines Elektromotors, welche als ein Gelenkabschnitt eines Robotergliedmaßes verwendet wird, ist als eine künstliche Gelenkvorrichtung im Stande, die Verdrehbewegung durchzuführen. Jedoch benötigt diese Art einer künstlichen Gelenkvorrichtung wenigstens drei Elektromotoren, um die drei oder mehr Freiheitsgrade sowie gleichzeitig die Halterung des Gewichts der Komponenten des Roboters sicherzustellen. Dies vergrößert die Größe einer Stromversorgung und jene der gesamten Vorrichtung, was zu erhöhten Herstellungskosten der Vorrichtung führt. Ferner erschweren die vergrößerte Vorrichtungsgröße und das Erfordernis der Stromversorgung, die Vorrichtung auf eine prothetische Gliedmaße anzuwenden.According to the above artificial Articulating device may be due to the fact that the foot section and the leg portion is allowed to pivot in relation to to each other about the horizontal axis only in the forward-backward direction perform, the ankle section not be twisted even if one is the artificial one Leg wearing person during of walking trying to turn left or right, what to do the Makes turning difficult. A combination of a serial connection with three or more degrees of freedom and an electric motor, which is used as a joint portion of a robot limb is, as an artificial one Hinge device capable of performing the twisting movement. however needed this kind of artificial Hinge device at least three electric motors to the three or more degrees of freedom and at the same time the holder of the weight to ensure the components of the robot. This enlarges the Size one Power supply and that of the entire device, resulting in increased production costs the device leads. Furthermore, the increased device size and the make it difficult Requirement of power supply, the device on a prosthetic appendage apply.
Aus
der Druckschrift
Außerdem ist
aus der
Überblick der ErfindungOverview of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine künstliche Gelenkvorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglicht, eine/ein prothetische Gliedmaße oder Verbindungsglied zu realisieren, welches in der Lage ist, auf die Gliedmaße einwirkende Stöße zu dämpfen.It Object of the invention, an artificial joint device which makes it possible a prosthetic limb or link to realize which is able to on the appendage to dampen impacting impacts.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Parallelverbindung gemäß dem Anspruch 1. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst eine Parallelverbindung zum Verbinden zweier voneinander beabstandeter Verbindungsgliedanbringungsabschnitte, umfassend: ein fixiertes Verbindungsglied, welches mit einem seiner Enden an einem der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte fixiert ist, ein Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk zum Verbinden eines anderen Endes des fixierten Verbindungsglieds mit einem anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte derart, dass ein Winkel des fixierten Verbindungsglieds in Bezug auf den anderen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann; eine Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern, welche sich zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken; und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche gegenüberliegende Enden der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern jeweils mit den Verbindungsglied anbringungsabschnitten derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jede gewünschte Richtung geändert werden können.The above object is achieved by a parallel connection according to claim 1. A preferred embodiment comprises a parallel connection for connecting two spaced link attachment sections, comprising: a fixed link fixed at one of its ends to one of the link attachment sections, a fixed link linkage for connecting another end of the fixed link to another of the link attachment such that an angle of the fixed link with respect to the other of the link attachment portions can be changed in any desired direction; a plurality of expandable links extending between the two link attachment sections in an expandable / contractible manner; and a plurality of expandable link joints connecting opposite ends of the plurality of expandable link members respectively to the link attachment portions such that respective angles of each expandable link with respect to the link attachment portions may be changed in any desired direction.
Gemäß dieser Parallelverbindung ist ein Ende des fixierten Verbindungsgliedes mit einem der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte fixiert. Demnach ist es durch solide und robuste Ausgestaltung des fixierten Verbindungsglieds möglich, den Hauptteil der Druckbelastung oder Zugbelastung, welche durch das fixierte Verbindungsglied auf wenigstens einen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte ausgeübt wird, zu tragen. Da jedes der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern seine entgegengesetzten Enden über seine zugehörigen Ausdehnbare-Verbindungsglied-Gelenke mit den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten jeweils derart verbunden hat, dass die Winkel derselben in Bezug auf die zugehörigen Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in jede gewünschte Richtung geändert werden können, wird ferner keine Biegespannung auf die ausdehnbaren Verbindungsglieder ausgeübt, sondern es wird nur eine Druckbelastung und/oder eine Zugbelastung auf diese ausgeübt. Dies ermöglicht es, ausdehnbare Verbindungsglieder mit relativ geringer Belastbarkeit und Steifigkeit zu verwenden, wodurch das Gewicht der Parallelverbindung verringert wird. Außerdem sind das andere Ende des fixierten Verbindungsglieds und die gegenüberliegenden Enden der ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils mit dem zugehörigen Verbindungsgliedanbringungsabschnitt über das Fixierte-Verbindungsglied-Gelenk oder das Ausdehnbare-Verbindungsglied-Gelenk derart verbunden, dass der Winkel derselben in Bezug auf den Verbindungsgliedanbringungsabschnitt in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann, was einen großen Freiheitsgrad bei dem Winkel der Relativbewegung zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten sicherstellt, wodurch zwischen diesen beispielsweise eine Verdrehbewegung ermöglicht wird.According to this Parallel connection is one end of the fixed link fixed with one of the link mounting portions. Therefore It is due to solid and robust design of the fixed link possible, the main part of the compressive load or tensile load caused by the fixed link on at least one of the link attachment sections exercised is going to wear. Because each of the plurality of expandable links its opposite ends over its associated extensible link joints with the two link mounting portions each such has the angles thereof with respect to the associated link attachment portions in any desired Changed direction can be Further, no bending stress is applied to the expandable links applied but it is only a compressive load and / or a tensile load exercised on these. this makes possible it, expandable links with relatively low load capacity and to use rigidity, reducing the weight of the parallel connection is reduced. Furthermore are the other end of the fixed link and the opposite Ends of the expandable links each with the associated link mounting portion over the Fixed-link joint or the expandable link joint such that the Angle thereof with respect to the link mounting section in any direction you want changed which can be a great degree of freedom at the angle of relative movement between the two link attachment portions ensures, between them, for example, a twisting motion allows becomes.
Gemäß der Erfindung umfasst die Parallelverbindung Drängungselemente, welche jeweils in der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern vorgesehen sind, wobei jedes Drängungselement den Zweck hat, ein zugehöriges Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder in wenigstens einer Richtung zu drängen, welche entgegengesetzt ist zu Richtungen, in denen das ausdehnbare Verbindungsglied dann sich ausdehnt und zusammenzieht, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied sich ausdehnt und zusammenzieht.According to the invention The parallel connection includes urging elements, respectively provided in the plurality of expandable links are, with each urging element has the purpose, an associated Link of the expandable links in at least to push a direction, which is opposite to directions in which the expandable Link then expands and contracts, if that expandable link expands and contracts.
Da jedes ausdehnbare Verbindungsglied durch das zugehörige Drängungselement in einer Richtung oder in Richtungen entgegengesetzt zu der Ausdehnungsrichtung und/oder der Zusammenziehrichtung gedrängt wird, ist es demgemäß möglich, einen über die ausdehnbaren Verbindungsglieder zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten übermittelten Stoß durch die Drängungskräfte zu reduzieren. Da der Betrag des Zusammenziehens oder des Ausdehnens der ausdehnbaren Verbindungsglieder größer ist, ist ferner die Drängungskraft des zugehörigen Drängungselements erhöht, sodass der Bewegungsbereich des ausdehnbaren Verbindungsglieds genau begrenzt werden kann, um die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte davor zu bewahren, sich weiter als erforderlich zu bewegen. Demzufolge ist es möglich, selbst wenn die Verbindungsgliedanbringungsabschnitte beispielsweise entlang einer gekrümmten Oberfläche oder eines dreidimensionalen Objekts bewegt werden, das Auftreten einer Taumelbewegung zu verhindern, wodurch ein exzellentes Nachfolgeverhalten beibehalten wird.There each expandable link through the associated urging member in one direction or in directions opposite to the direction of extension and / or the direction of contraction is pushed, it is accordingly possible, one over the expandable links between the two link attachment sections Push through to reduce the urging forces. As the amount of contraction or expansion of the expandable links is bigger, is also the urging force of the associated Drängungselements elevated, so that the range of movement of the expandable link is accurate can be limited to the link attachment portions to keep from moving further than necessary. As a result, Is it possible, For example, even if the link attachment portions are along a curved surface or a three-dimensional object to be moved, the occurrence to prevent a wobble, resulting in an excellent follow-up behavior is maintained.
Das fixierte Verbindungsglied umfasst vorzugsweise ein stoßdämpfendes Element zum Dämpfen eines Stoßes, welcher zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten übertragen wird.The fixed link preferably comprises a shock absorbing Element for steaming a push, which transmit between the two link mounting sections becomes.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, einen zwischen den zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitten über das fixierte Verbindungsglied übertragenen Stoß durch das stoßdämpfende Element zu dämpfen.According to this preferred embodiment Is it possible, one between the two link mounting portions over the fixed one Transfer link Push through that shock-absorbing Dampen element.
Vorzugsweise ist die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern gleich drei ausdehnbare Verbindungsglieder.Preferably For example, the plurality of expandable links are three expandable links.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es aufgrund dessen, dass die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte miteinander über wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder und das fixierte Verbindungsglied verbunden sind, dann, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils beispielsweise durch ein Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen angetrieben werden, möglich, ausdehnbare Verbindungsglieder in einer Art und Weise derart anzutreiben, dass die ausdehnbaren Verbindungsglieder die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in entsprechende entgegengesetzte Rotationsrichtungen verdrehen.According to this preferred embodiment it is because of that that the two link mounting portions at least over each other three expandable links and the fixed link are connected, when the expandable links each for example, by an actuator for expansion and contraction be driven, possible, to drive expandable links in such a way the expandable links provide the two link attachment portions rotate in corresponding opposite directions of rotation.
Weiter bevorzugt ist, dass die wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder derart angeordnet sind, dass Verbindungsabschnitte derselben, welche wenigstens mit einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte verbunden sind, nicht auf wenigstens einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte auf einer Linie liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch die Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist.Further it is preferred that the at least three expandable links are arranged such that connecting portions of the same, which at least with one of the two link mounting sections not on at least one of the two link attachment portions lie on a line, and that a connecting portion of the fixed Link is positioned within a polygon, which through the connecting portions of the at least three expandable ones Connecting links is defined as vertices.
Da wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder derart angeordnet sind, dass ihre Verbindungsbereiche, welche mit wenigstens einem der zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte verbunden sind, nicht auf einer Linie auf dem Verbindungsgliedanbringungsabschnitt liegen und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch die Verbindungsbereiche der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die Parallelverbindung in ihrer Größe kompakt zu gestalten, die in der Lage ist, die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in die jeweiligen entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen, wie dies oben beschrieben wurde. Ferner kann eine Antriebskraft, welche zum Veranlassen des Verdrehbetriebs erforderlich ist, reduziert werden, was zur Förderung der Betriebseffizienz beiträgt.There at least three expandable links arranged such are that their connecting areas, which with at least one of the two link attachment portions are not connected lie in line on the link mounting section and that a connecting portion of the fixed link is positioned within a polygon passing through the connection areas the at least three expandable links as vertices is defined, it is according to this preferred embodiment possible, to make the parallel connection compact in size, the is capable of the two link mounting portions to twist in the respective opposite directions of rotation, as described above. Furthermore, a driving force, which is required for initiating the Verdrehbetriebs reduced be what to promote the operating efficiency contributes.
Weiter bevorzugt ist, dass die Parallelverbindung ferner umfasst eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche den Zweck haben, jeweils ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle zugeführten Antriebskraft anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle jedem Stellglied zugeführt wird.Further it is preferred that the parallel connection further comprises a drive source, Actuators, which have the purpose, each an associated link the at least three expandable links for expansion and contraction by a driving force supplied from the drive source to drive, and a control means for controlling the Driving force, which, starting from the drive source each actuator supplied becomes.
Da das Steuer-/Regelmittel eine Ausdehnung und ein Zusammenziehen jedes der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder vermittels des Stellglieds steuern/regeln kann, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die ausdehnbaren Verbindungsglieder anzutreiben, um die zwei Verbindungsgliedanbringungsabschnitte in die entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen, wie dies oben beschrieben wurde, zu verdrehen. Folglich kann die Parallelverbindung auf einen Roboter sowie auf eine Industriemaschine, welcher/welche eine derartige Verdrehbewegung benötigt, angewendet werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann dann, wenn das fixierte Verbindungsglied solide und robust ausgebildet ist, der Hauptteil der Druckbelastung sowie der Zugbelastung, welche auf wenigstens einen der Verbindungsgliedanbringungsabschnitte wirkt, tragen, was eine Reduzierung der Antriebskräfte ermöglicht, die den Stellgliedern zum Antreiben der ausdehnbaren Verbindungsglieder zugeführt wird, und wodurch zur Reduzierung des Energieverbrauchs beigetragen wird.There the control means an expansion and contraction of each the at least three expandable links by means of It can control according to this preferred embodiment possible, to drive the expandable links to the two link attachment sections in the corresponding opposite directions of rotation, such as as described above, to twist. Consequently, the parallel connection on a robot and on an industrial machine, which / which such a twisting motion needed to be applied. As has been described above, when the fixed link solid and robust, the main part of the pressure load and the tensile load applied to at least one of the link attachment sections acts, carrying what allows a reduction of the driving forces, the actuators for driving the expandable links supplied and thereby reducing energy consumption becomes.
Das Stellglied ist weiter bevorzugt ein elektrisches Stellglied, welches derart konfiguriert ist, dass es dann Regenerationsenergie erzeugt, wenn das zugehörige ausdehnbare Verbindungsglied durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die Parallelverbindung ferner umfasst einen Akkumulator zum Speichern der Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied erzeugt wurde.The Actuator is more preferably an electric actuator, which is configured so that it then generates regeneration energy, if the associated expandable link extended and contracted by an external force , wherein the parallel connection further comprises an accumulator for storing the regeneration energy generated by the electric Actuator was generated.
Da die elektrischen Stellglieder in der Lage sind, Regenerationsenergie dann zu erzeugen, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder durch äußere Kräfte ausgedehnt und zusammengezogen werden, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, die Regenerationsenergie als elektrische Energie zum Antreiben der elektrischen Stellglieder zu verwenden. Dies ermöglicht es, sowohl die Größe einer Stromversorgung als auch die Betriebskosten zu reduzieren, was zu einer Reduzierung der Herstellungskosten der Parallelverbindung beiträgt.There the electric actuators are capable of regeneration energy then generate when the expandable links extended by external forces and contracted, it is possible according to this preferred embodiment, the Regeneration energy as electrical energy for driving the electric To use actuators. This allows both the size of a Power supply as well as reduce operating costs, resulting too a reduction in the manufacturing cost of the parallel connection contributes.
Gemäß einer
Ausführungsform
ist ferner eine künstliche
Gelenkvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
zwei voneinander
beabstandete Gliedmaße-Elemente
sowie eine Parallelverbindung, welche die zwei Gliedmaße-Elemente
verbindet.According to one embodiment, there is further provided an artificial joint device comprising:
two spaced limb elements and a parallel link connecting the two limb elements.
Da die zwei Gliedmaße-Elemente durch die Parallelverbindung verbunden sind, ist es gemäß dieser künstlichen Gelenkvorrichtung möglich, den Freiheitsgrad bei dem Winkel der Relativbewegung zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen auf ein Niveau zu erhöhen, welches ähnlich ist zu jenem eines Gelenks eines lebenden Körpers, was mittels der künstlichen Gelenkvorrichtung des herkömmlichen künstlichen Beins bisher unerreichbar war. Im Unterschied zu einer künstlichen Gelenkvorrichtung des Typs mit einer seriellen Verbindung, wie sie üblicherweise z.B. bei einem Roboter verwendet wird, kann ferner die künstliche Gelenkvorrichtung gemäß diesem Aspekt unter Verwendung der Parallelverbindung, die einfacher und weniger teuer ist als die serielle Verbindung, realisiert werden, und zwar ohne dass dazu irgendeine Stromversorgung oder ein elektrischer Motor verwendet wird.There the two limb elements are connected by the parallel connection, it is according to this artificial Joint device possible, the degree of freedom at the angle of relative movement between the two limb elements to increase to a level which is similar is to that of a joint of a living body, what by means of the artificial Hinge device of conventional artificial Leg was previously unreachable. Unlike an artificial one Hinge device of the type with a serial connection, as is common e.g. used in a robot, furthermore, the artificial Articulation device according to this Aspect using the parallel connection, the simpler and less expensive than the serial connection, be realized and without this to any power or electrical Engine is used.
Die Parallelverbindung umfasst bevorzugt ein fixiertes Verbindungsglied, welches mit einem seiner Enden an einem der Gliedmaße-Elemente fixiert ist, ein Fixiertes-Verbindungsglied-Gelenk zum Verbinden eines anderen Endes des fixierten Verbindungsglieds mit einem anderen der Gliedmaße-Elemente derart, dass ein Winkel des fixierten Verbindungsglieds in Bezug auf das andere der Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden kann; eine Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern, welche sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken; und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche gegenüberliegende Enden der Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jede gewünschte Richtung geändert werden können.The parallel connection preferably comprises a fixed link, which is fixed with one of its ends to one of the limb elements, a fixed-link joint to Connecting another end of the fixed link to another of the limb members such that an angle of the fixed link with respect to the other of the limb members can be changed in any desired direction; a plurality of expandable links extending between the two limb members in an expandable / contractible manner; and a plurality of expandable link joints connecting respective opposite ends of the plurality of expandable links to the limb elements such that corresponding angles of each expandable link with respect to the limb elements may be changed in any desired direction.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, das Gewicht der künstlichen Gelenkvorrichtung zu reduzieren und einen hohen Freiheitsgrad derselben zu erhalten. Demnach ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf beispielsweise ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, möglich, das Gewicht des künstlichen Beins zu reduzieren, und zur gleichen Zeit ermöglicht das künstliche Gelenk der bevorzugten Ausführungsform im Unterschied zu dem künstlichen Gelenk des herkömmlichen künstlichen Beins einem Benutzer während sein Gewicht durch das künstliche Bein getragen wird beispielsweise eine Verdrehbewegung oder dgl. zwischen einem Beinabschnitt und einem Fußabschnitt in ähnlicher Weise wie bei einem Fußgelenk eines lebenden Beins durchzuführen. Dies ermöglicht dem Benutzer eine gleichmäßigere und natürlichere Bewegung nicht nur beim Geradeausgehen durchzuführen, sondern ebenfalls bei einem nach Links- oder Rechtsdrehen während des Gehens. In ähnlicher Weise kann das Gewicht des künstlichen Arms dann reduziert werden, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein Handgelenk eines künstlichen Arms angewendet wird, und zur gleichen Zeit ermöglicht das künstliche Gelenk, eine Verdrehbewegung oder dgl. zwischen einem Armabschnitt und einem Handabschnitt durchgeführt zu werden. Kurz gesagt ermöglicht das künstliche Gelenk, den Freiheitsgrad bei dem Winkel der Bewegung zwischen dem Armabschnitt und dem Handabschnitt zu erhöhen.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the weight of the artificial Reduce joint device and a high degree of freedom of the same to obtain. Accordingly, it is when the artificial joint device on for example an ankle an artificial one Leg is applied, possible the weight of the artificial leg to reduce, and at the same time allows the artificial Joint of the preferred embodiment unlike the artificial one Joint of the conventional artificial Leg to a user during his weight through the artificial Leg is worn, for example, a twisting movement or the like. between a leg portion and a foot portion in similar Way like an ankle to perform a live leg. this makes possible the user a more even and more natural Exercise not only when going straight, but also at one after turning left or right while walking. In similar Way, the weight of the artificial Arms are then reduced when the artificial joint device for example applied to a wrist of an artificial arm, and at the same time allows the artificial joint, a twisting movement or the like between an arm portion and a Hand section performed to become. In short, possible the artificial joint, the degree of freedom at the angle of movement between the arm portion and to raise the hand section.
Die künstliche Gelenkvorrichtung umfasst zudem weiter bevorzugt Drängungselemente, welche jeweils in der Mehrzahl von ausdehnbaren Gelenken vorgesehen sind, wobei jedes den Zweck hat, ein zugehöriges Verbindungsglied der ausdehnbaren Verbindungsglieder in wenigstens einer Richtung zu drängen, welche entgegengesetzt ist zu Richtungen, bei denen das ausdehnbare Verbindungsglied dann sich ausdehnt und zusammenzieht, wenn das ausdehnbare Verbindungsglied sich ausdehnt und zusammenzieht.The artificial Articulating device also more preferably comprises urging elements, each provided in the plurality of expandable joints are, each having the purpose of an associated link of the expandable links in at least one direction to urge which is opposite to directions where the expandable link then it expands and contracts when the expandable link expands and contracts.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, einen zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen über die ausdehnbaren Verbindungsglieder übertragenen Stoß zu dämpfen. Dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf beispielsweise ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, dienen folglich die Drängungselemente dazu, einen Stoß abzuschwächen, welcher ausgehend von dem künstlichen Bein zu dem lebenden Körper des Benutzers über die ausdehnbaren Verbindungsglieder dann übertragen wird, wenn der Benutzer das künstliche Bein auf einen Boden, einer Straßenoberfläche oder dgl. (nachfolgend einfach als "der Boden" bezeichnet) stellt, um dadurch die Belastung auf den Benutzer zu reduzieren, welcher das künstliche Bein trägt. Dann, wenn die Drängungselemente die zugehörigen ausdehnbaren Verbindungsglieder bei ihrem Zusammenziehen drängen, und zwar in einer Richtung, welche entgegengesetzt ist zu der Zusammenziehrichtung, im Falle, dass der Benutzer sein künstliches Bein während des Gehens von dem Boden anhebt, können zudem Drängungskräfte, welche das künstliche Bein drängen, gegen den Boden zu treten, erhalten werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, eine von dem gehenden lebenden Körper ausgehende Tretkraft zu reduzieren, wodurch weiter die Belastung auf den das künstliche Bein tragenden Benutzer reduziert wird und ermöglicht wird, dass der Benutzer eine gleichmäßigere Gehbewegung durchführt. Die erforderliche Nachfolgefähigkeit und Haltekraft kann sogar dann durch die Drängungskräfte der Drängungselemente sichergestellt werden, wenn die Gehbewegung es erforderlich macht, dass beispielsweise im Fall des Herauf- oder Herabgehens einer Steigung der Winkel des Fußgelenks einer Straßenoberfläche nachfolgt sowie eine geeignete Haltekraft des Fußgelenks vorhanden ist.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, one between the two limb elements over the extensible links transmitted Push to dampen. Then, if the artificial Articular device on, for example, an ankle of an artificial As a result of which the leg is applied, the urging elements serve as one To mitigate shock, which starting from the artificial Leg to the living body the user over the expandable links are then transmitted when the user the artificial one Leg on a floor, a road surface or the like. (Hereafter simply as "the Floor ") to reduce the burden on the user, which is the artificial one Leg wearing. Then, when the urging elements the associated pushing expandable links as they contract, and although in a direction opposite to the direction of contraction, in the case that the user has his artificial leg during the Going up from the ground can also urging forces, which the artificial one Crowd leg, to be kicked against the ground. In this way Is it possible, one of the walking living body to reduce outgoing treading force, thereby further reducing the burden on which the artificial Leg wearing user is reduced and allows the user a more even walking motion performs. The required follow-up ability and holding force can be ensured even by the urging forces of the urging members if the walking motion requires it, for example in the case of going up or down a slope, the angle of the ankle a road surface follows and a suitable holding force of the ankle is present.
Das fixierte Verbindungsglied umfasst bevorzugter ein stoßdämpfendes Element zum Dämpfen eines Stoßes, welcher zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen übertragen wird.The fixed link more preferably comprises a shock-absorbing Element for damping a shock which is transmitted between the two limb elements.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, einen Stoß, welcher zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen über das fixierte Verbindungsglied übertragen wird, zu dämpfen. Demnach ist es möglich dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein künstliches Bein angewendet wird, einen Stoß, welcher ausgehend von dem künstlichen Bein auf einen lebenden Körper des Benutzers über das fixierte Verbindungsglied dann übertragen wird, wenn der Benutzer das künstliche Bein auf den Boden setzt, zu reduzieren, um dadurch weiter die Belastung auf den Benutzer des künstlichen Beins zu verringern.According to this preferred embodiment, the same advantageous effects as provided by the above parallel connection can be obtained. In particular, it is possible to damp a shock transmitted between the two limb members via the fixed link. Thus, it is possible, for example, when the artificial joint device to an artificial leg is turned to reduce a shock, which is transmitted from the artificial leg to a living body of the user via the fixed link then when the user sets the artificial leg on the ground, thereby further the burden on the user of the artificial Reduce leg.
Die Mehrzahl von ausdehnbaren Verbindungsgliedern ist weiter bevorzugt wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder.The A plurality of expandable links is further preferred at least three expandable links.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie die vorstehende Parallelverbindung bereitstellt, erhalten werden. Insbesondere ist es dann, wenn die ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils beispielsweise durch ein Stellglied zum Ausdehnen und Zusammenziehen angetrieben werden, möglich, die ausdehnbaren Verbindungsglieder derart zu betreiben, dass die zwei Gliedmaße-Elemente in entsprechende entgegengesetzte Rotationsrichtungen verdreht werden und dass eine automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Gelenkvorrichtung mit einem derartigen Verdreh-Vermögen realisiert wird.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects as the above parallel connection to be obtained. In particular, it is when the expandable Each link, for example, by an actuator for Stretching and contraction can be driven, possible, the expandable To operate links such that the two limb elements be rotated in corresponding opposite directions of rotation and that an automatically controlled artificial joint device is realized with such twisting assets.
Die wenigstens drei ausziehbaren Verbindungsglieder sind weiter derart vorzugsweise angeordnet, dass ihre Verbindungsbereiche, welche wenigstens mit einem Element der zwei Gliedmaße-Elemente verbunden sind, nicht auf einer Linie auf wenigstens einem der zwei Gliedmaße-Elemente liegen, und dass ein Verbindungsabschnitt des fixierten Verbindungsglieds innerhalb eines Polygons positioniert ist, welches durch Verbindungsabschnitte der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder als Eckpunkte definiert ist.The at least three extendable links continue to be so preferably arranged that their connection areas, which at least associated with an element of the two limb elements, not on a line on at least one of the two limb elements lie, and that a connecting portion of the fixed link is positioned within a polygon through connecting sections the at least three expandable links as vertices is defined.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, die automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Gelenkvorrichtung in ihrer Größe kompakt zu gestalten, welche in der Lage ist, die zwei Gliedmaße-Elemente in die entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen. Zudem kann eine Antriebskraft, welche zum Veranlassen der Verdrehbewegung erforderlich ist, reduziert werden, was zu einer Förderung der Betriebseffizienz beiträgt.According to this preferred embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the automatically controlled artificial joint device compact in size too which is able to shape the two limb elements to rotate in the corresponding opposite directions of rotation. In addition, a driving force which causes the twisting movement is required to be reduced, resulting in a promotion the operating efficiency contributes.
Die künstliche Gelenkvorrichtung umfasst weiter bevorzugt eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche jeweils zum Zweck haben, ein zugehöriges Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine Antriebskraft, welche von der Antriebsquelle zugeführt wird, anzutreiben, und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche jedem Stellglied ausgehend von der Antriebsquelle zugeführt wird.The artificial Articulating device more preferably comprises a drive source, Actuators, each having the purpose of an associated link the at least three expandable links for expansion and contraction by a driving force generated by the drive source supplied to drive and a control means to control the driving force, which each actuator from the drive source supplied becomes.
Gemäß dieser Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch die vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Insbesondere ist es möglich, die zwei Gliedmaße-Elemente in den entsprechenden entgegengesetzten Rotationsrichtungen zu verdrehen.According to this embodiment can the same beneficial effects as the above Parallel connection can be obtained. Especially Is it possible, the two limb elements to rotate in the corresponding opposite directions of rotation.
Demnach ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung beispielsweise auf ein Fußgelenk eines künstlichen Beins angewendet wird, möglich, sowohl dem Benutzer zu gestatten, ein Verdrehen eines Winkels desselben sowie eine Drehbewegung beim Gehen gleichmäßig durchzuführen, als auch ein automatisch gesteuertes/geregeltes künstliches Bein mit einem derartigen Verdreh-Vermögen zu realisieren. Dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk des Fußballens des künstlichen Beins angewendet wird, ermöglicht das künstliche Bein dennoch eine gleichmäßigere Drehbewegung beim Gehen, sodass es möglich ist, die Bewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins an jene eines lebenden Beins anzunähern. Daneben ist es durch solide und robuste Ausgestaltung des fixierten Verbindungsglieds, wie dies vorstehend beschrieben wurde, möglich, das fixierte Verbindungsglied zu veranlassen, die Gewichtslast eines Benutzers zu tragen, was es gestattet, die Antriebskräfte, welche den Stellgliedern zugeführt wird, zu reduzieren, wodurch zu einer Reduzierung des Energieverbrauchs durch das automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Bein beigetragen wird. Auf ähnliche Art und Weise ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Handgelenk oder ein Gelenk eines Handballens eines künstlichen Arms angewendet wird, möglich, eine automatisch gesteuerte/geregelte künstliche Hand oder einen automatisch gesteuerten/geregelten Arm zu realisieren. Die Verwendung der künstlichen Gelenkvorrichtung ermöglicht es, nicht nur die Bewegung der künstlichen Hand oder des Arms zu jener einer lebenden Hand oder eines lebenden Arms anzunähern, sondern ebenfalls den Energieverbrauch zu reduzieren. Zudem ist es möglich, dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf eine Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, die gleichen Effekte, wie sie oben beschrieben wurden, zu erhalten.Therefore is it when the artificial joint device for example, on an ankle artificial Leg is applied, possible, both to allow the user to twist an angle of the same as well as to perform a rotary motion while walking evenly, as also an automatically controlled / regulated artificial leg with such Twist assets to realize. Then, if the artificial Articular device on a joint of artificial leg football is applied the artificial leg Nevertheless, a more even rotational movement Go, so it's possible is the movement of automatically controlled / regulated artificial leg to approximate those of a living leg. Beside it is through solid and robust design of the fixed link, as described above, possible the fixed link to cause the weight load of a user to wear what it allows the driving forces, which fed to the actuators will reduce, thereby reducing energy consumption contributed by the automatically controlled / controlled artificial leg. On similar Way it is when the artificial joint device on a wrist or joint of a handball of an artificial one Arms is applied, possible an automatically controlled / controlled artificial hand or an automatically controlled / regulated To realize arm. The use of the artificial joint device allows it, not just the movement of the artificial Hand or arm to that of a living hand or a living one To approach Arms, but also to reduce energy consumption. In addition is it is possible then, if the artificial Articulated device applied to a limb of a robot becomes the same effects as described above receive.
Das Stellglied ist am bevorzugtesten ein elektrisches Stellglied, welches derart konfiguriert ist, dann Regenerationsenergie zu erzeugen, wenn das zugehörige ausziehbare Verbindungsglied durch eine äußere Kraft ausgedehnt und zusammengezogen wird, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner einen Akkumulator umfasst, welcher den Zweck hat, Regenerationsenergie, welche durch das elektrische Stellglied erzeugt wurde, zu speichern.The Actuator is most preferably an electric actuator, which is configured to then generate regeneration energy if the associated extendible link extended and contracted by an external force being, being the artificial Articulating device further comprises an accumulator, which the Purpose has, regeneration energy, which by the electric actuator was created to save.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie durch vorstehende Parallelverbindung bereitgestellt werden, erhalten werden. Es ist demnach dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf eine prothetische Gliedmaße oder eine Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, möglich sowohl die Größe der Stromversorgung als auch die Höhe der laufenden Kosten zu reduzieren, was zur Reduzierung der Kosten der prothetischen Gliedmaße oder des Roboters beiträgt.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects, as by the above parallel connection be provided. It is then, if the artificial one Articular device on a prosthetic limb or a limb of a Robot is applied, possible both the size of the power supply as well as the height reduce running costs, reducing costs the prosthetic limb or the robot contributes.
Die künstliche Gelenkvorrichtung wird bei einem künstlichen Bein und/oder einem künstlichen Arm weiter bevorzugt verwendet, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner ein Betriebswillen-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Betriebswillens eines Benutzers umfasst, um das künstliche Bein und/oder den künstlichen Arm zu betreiben, und wobei das Steuer-/Regelmittel die Stellglieder gemäß dem abgetasteten Betriebswillen steuert/regelt.The artificial Articular device is used in an artificial leg and / or a artificial arm more preferably used, wherein the artificial joint device further, an operation will detection means for detecting an operational will of User includes to the artificial Leg and / or the artificial Arm operate, and wherein the control means the actuators according to the sampled Operational will controls / regulates.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Betriebswillen eines Benutzers, welcher das künstliche Bein und/oder den künstlichen Arm verwendet, durch das Betriebswillen-Erfassungsmittel erfasst, und die Stellglieder werden durch das Steuer-/Regelmittel nach Maßgabe des ertasteten Betriebswillens geregelt/gesteuert. Im Allgemeinen ist die Bewegung eines Gelenks eines lebenden Körpers, insbesondere die Bewegung eines Gelenks einer Gliedmaße kompliziert, sodass dann, wenn eine Parallelverbindung unter Verwendung von Stellgliedern dazu verwendet wird, die komplizierte Bewegung zu imitieren, es möglich ist, die Parallelverbindung direkt durch eine Anweisung oder dgl. von einem Gehirn des Benutzers zu steuern/regeln. Aus diesem Grund ist ein Steuer-/Regelsystem erforderlich zum Erfassen des Betriebswillens des Benutzers ausgehend von Tätigkeiten des Gehirns des Benutzers, der Nerven und/oder der Muskeln, sowie die Parallelverbindung gemäß dem ertasteten Betriebswillen zu steuern/regeln. Demnach ermöglicht die künstliche Gelenkvorrichtung, die Bewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Beins und/oder künstlichen Arms zu veranlassen, mit einer Bewegung, welche durch den Benutzer beabsichtigt ist, übereinzustimmen oder mit ihr konform zu sein, wodurch der Komfort des künstlichen Beins und/oder künstlichen Arms verbessert wird.According to this preferred embodiment becomes the operational will of a user, which is the artificial one Leg and / or the artificial arm used, detected by the operation will detection means, and the actuators are controlled by the control means in accordance with sensed willingness to operate regulated / controlled. In general the movement of a joint of a living body, especially the movement a joint of a limb complicated, so when using a parallel connection used by actuators, the complicated movement to mimic it possible is the parallel connection directly by an instruction or the like to control a user's brain. That's why a control system required to detect the operational will of the user based on activities of the user's brain, nerves and / or muscles, as well the parallel connection according to the palpated Operational will control. Accordingly, the artificial allows Articular device, the movement of automatically controlled / regulated artificial Leg and / or artificial arms cause it to coincide with a movement intended by the user or to be compliant with it, reducing the comfort of the artificial Leg and / or artificial Arms is improved.
Die Parallelverbindung umfasst vorzugsweise ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied, welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke zum jeweiligen Verbinden der gegenüberliegenden Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds mit den zwei Gliedmaße-Elementen derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.The Parallel connection preferably comprises an inextensible movable Link extending between the two limb elements and two movable link joints for respectively connecting the opposite Ends of the inextensible movable link with the two limb elements such that corresponding angles of the inextensible movable Link in terms of limb elements in any desired Changed direction can be.
Da die gegenüberliegenden Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds mit den zwei Gliedmaße-Elementen jeweils derart verbunden sind, dass die entsprechenden Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, sowohl einen Abstand zwischen den Abschnitten der zugehörigen Gliedmaße-Elemente, die mit dem unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglied verbunden sind, beizubehalten als auch einen überflüssigen Freiheitsgrad der Parallelverbindung zu hemmen sowie eine unnötige Bewegung desselben einzuschränken.There the opposite Ends of the inextensible movable link with the two Limb members are each connected such that the corresponding angles of the inextensible movable link with respect to the limb elements in every desired Changed direction can be is it according to this preferred embodiment possible, both a distance between the sections of the associated limb elements, which is connected to the inextensible movable link are to maintain as well as a redundant degree of freedom of parallel connection inhibit as well as an unnecessary Restrict movement of the same.
Die künstliche Gelenkvorrichtung wird vorzugsweise für einen Halluxabschnitt verwendet, wobei die Parallelverbindung umfasst wenigstens drei ausdehnbare Verbindungsglieder, welche sich zwischen zwei Gliedmaße-Elementen in einer ausdehnbaren/zusammenziehbaren Art und Weise erstrecken, und eine Mehrzahl von Ausdehnbaren-Verbindungsglied-Gelenken, welche jeweils gegenüberliegende Enden der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder mit den Gliedmaße-Elementen derart verbinden, dass entsprechende Winkel jedes ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können, wobei die künstliche Gelenkvorrichtung ferner umfasst eine Antriebsquelle, Stellglieder, welche jeweils ein Verbindungsglied der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder zum Ausdehnen und Zusammenziehen durch eine von der Antriebsquelle zugeführte Antriebskraft antreiben und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Antriebskraft, welche von der Antriebsquelle zu jedem Stellglied zugeführt wird.The artificial Articular device is preferably used for a Hallux section, wherein the parallel connection comprises at least three expandable ones Connecting links, which are between two limb elements in one extend expandable / contractible manner, and a A plurality of expandable link joints, respectively opposing Ends of the at least three expandable links with the Limb elements like that connect that corresponding angle of each expandable link in terms of limb elements in every desired Changed direction can be being the artificial one Articulating device further comprises a drive source, actuators, which are each a connecting link of the at least three expandable Connecting links for expansion and contraction by one of supplied to the drive source Driving power and a control / regulating means to control / regulate the driving force, which from the drive source to each actuator supplied becomes.
Da die gegenüberliegenden Enden jedes der wenigstens drei ausdehnbaren Verbindungsglieder jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart verbunden sind, dass zugehörige Winkel des ausdehnbaren Verbindungsglieds in Bezug auf die Verbindungsgliedelemente in jede gewünschte Richtung geändert werden können, ist es gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform möglich, einen hohen Freiheitsgrad eines Gelenks am Fußballen des Fußes (Gelenk an einem Hallux (großer Zeh)) oder eines Gelenks an einem Handballen (Gelenk eines Daumens) zu erhalten. Da der Betrieb der Stellglieder, welche die zugehörigen ausdehnbaren Verbindungsglieder antreiben, durch das Steuer-/Regelmittel gesteuert/geregelt werden, ist es zusätzlich möglich, ein automatisch gesteuertes/geregeltes Gelenk am Ballen des Fußes oder an dem Handballen zu realisieren. Demnach kann dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk am Fußballen (Gelenk eines Haluxes) eines künstlichen Fußes oder Beins angewendet wird, die Bewegung des Halluxes, welche eine wichtige Rolle bei einer während des Gehens durchgeführten Drehbewegung des künstlichen Fußes oder Ballens eine Rolle spielt, an jene eines lebenden Halluxes angenähert werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die die Drehbewegung umfassende Gehbewegung des automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Fußes oder Beins an jener eines lebenden Fußes oder Beins anzunähern, wodurch eine gleichmäßige Gehbewegung des künstlichen Fußes oder Beins ermöglicht wird. Auf ähnliche Art und Weise ist es dann, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk an einem Handballen (Gelenk eines Daumens) einer künstlichen Hand oder Arms angewendet wird, möglich, den Freiheitsgrad bei der Bewegung der automatisch gesteuerten/geregelten künstlichen Hand oder Arms an jenen einer lebenden Hand oder eines Arms anzunähern. Ferner ist es dann möglich, wenn die künstliche Gelenkvorrichtung auf ein Gelenk einer Gliedmaße eines Roboters angewendet wird, die gleichen vorteilhaften Effekte, wie sie vorstehend beschrieben wurden, zu erhalten.Since the opposite ends of each of the at least three expandable links are each connected to the limb members such that associated angles of the expandable link with respect to the link members can be changed in any desired direction, it is possible in accordance with this preferred embodiment to provide a high degree of freedom of a joint on the footpad of the foot (joint on a hallux (big toe)) or of a joint on a wrist (joint of a thumb). In addition, since the operation of the actuators driving the associated expandable links is controlled by the control means, it is possible to realize an automatically controlled joint on the ball of the foot or on the palm of the hand. the Thus, when the artificial joint device is applied to a joint on the ball of the foot (joint of a neck) of an artificial foot or leg, the movement of the hallux, which plays an important role in a rotational movement of the artificial foot or bale during walking, may be involved , to be approximated to those of a living Hallux. In this way, it is possible to approximate the rotational movement of the automatically controlled artificial foot or leg to that of a living foot or leg, thereby enabling smooth walking of the artificial foot or leg. Similarly, when the artificial joint device is applied to a wrist on a wrist (joint of a thumb) of an artificial hand or arm, it is possible to adjust the degree of freedom of movement of the automatically controlled artificial hand or arm to those to approach a living hand or an arm. Further, when the artificial joint device is applied to a joint of a limb of a robot, it is possible to obtain the same advantageous effects as described above.
Die Parallelverbindung umfasst weiter bevorzugt ein unausdehnbares bewegliches Verbindungsglied, welches sich zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen erstreckt, und zwei Bewegliche-Verbindungsglied-Gelenke zum Verbinden gegenüberliegender Enden des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds jeweils mit den Gliedmaße-Elementen derart, dass entsprechende Winkel des unausdehnbaren beweglichen Verbindungsglieds in Bezug auf die Gliedmaße-Elemente in jeder gewünschten Richtung geändert werden können.The Parallel connection further preferably comprises an inextensible movable Link extending between the two limb elements and two movable link joints for connecting opposing ones Ends of the inextensible movable link each with the limb elements such that corresponding angles of the inextensible movable Link in terms of limb elements in any desired Changed direction can be.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform können die gleichen vorteilhaften Effekte, wie diese vorstehend beschrieben wurde, erhalten werden. Da es möglich ist, das Gelenk des Halluxes oder des Handballens ohne Änderung der Länge des Halluxes oder Handballens zu biegen, kann ferner gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Bewegung des Halluxes oder Handballens der automatisch gesteuerten/geregelten prothetischen Gliedmaße weiter an jene des lebenden Halluxes oder Handballens angenähert werden.According to this preferred embodiment can the same advantageous effects as those described above was obtained. As it is possible is the joint of the hallux or the hand bale without change the length Halluxes or handball to bend, can also according to this preferred embodiment the movement of the hallux or handballing automatically controlled / regulated prosthetic limb be approximated to those of the living Halluxes or handball.
Das Steuer-/Regelmittel steuert/regelt bevorzugt die Antriebskraft, welche ausgehend von der Antriebsquelle derart zu dem Stellglied zugeführt wird, dass ein Abstand zwischen den zwei Gliedmaße-Elementen konstant gehalten wird.The Control means preferably controls the driving force, which from the drive source so to the actuator supplied is that a distance between the two limb elements kept constant becomes.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist es möglich, weiter die Bewegung des Gelenks des Halluxes oder Handballens der automatisch gesteuerten/geregelten prothetischen Gliedmaße an jene des lebenden Halluxes oder Handballens anzunähern, ohne dass die Anzahl der Komponententeile der prothetischen Gliedmaße erhöht wird.According to this preferred embodiment Is it possible, continue the movement of the joint of the Halluxes or handball the automatically controlled / regulated prosthetic limb to those of the living hallux or handball without the number the component parts of the prosthetic limb is increased.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der detaillierten Beschreibung in Kombination mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.The above and other objects, features and advantages of the invention will be described below in combination with the detailed description with the attached Drawings easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS
Die Erfindung wird nun im Einzelnen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche bevorzugte Ausführungsformen derselben zeigen, beschrieben.The Invention will now be described in detail with reference to the drawings, which preferred embodiments show the same.
Zunächst in
Bezugnahme auf
Wie
in der Fig. gezeigt ist, ist das künstliche Bein
Der
Fußabschnitt
Die
Parallelverbindung
Jedes
der vier ausdehnbaren Verbindungsglieder
Weiterhin
sind, wie in
Jedes
der ausdehnbaren Verbindungsglieder
Außerdem weist
der obere Zylinder
Der
Betrieb des künstlichen
Beins
Zunächst wird
in einem von dem lebenden Bein-Unterknie-Abschnitt abgelösten Zustand
das künstliche
Bein
Unter
der Annahme, dass das hintere ausdehnbare Verbindungsglied
Demnach
werden dann, wenn der Benutzer, welcher das künstliche Bein
Andererseits
werden dann, wenn der Benutzer während
des Gehens den unteren Bein-Unterknie-Abschnitt nach hinten verkippt,
wie dies in
Zudem
werden, wie in
Andererseits,
wie dies in
Außerdem wirken
dann, wenn der Bein-Unterknie-Abschnitt nach links verkippt und
um den Fußabschnitt
Gemäß der vorstehenden
Parallelverbindung
Ferner
drängt
gemäß der Parallelverbindung
Demnach
ermöglicht
die die wie oben konstruierte Parallelverbindung
Obwohl
bei der Parallelverbindung
Als
Nächstes
wird eine künstliche
Gelenkvorrichtung
Insbesondere
ist das fixierte Verbindungsglied
Weiterhin
weist der Stab
Gemäß der künstlichen,
wie oben aufgebauten Gelenkvorrichtung
Obwohl
bei der zweiten Ausführungsform
die Spiralfeder
Als
Nächstes
wird eine künstliche
Gelenkvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die
Im
Einzelnen umfasst, wie in den
Das
Steuer-/Regelsystem
Der
implantierte Chip
Die
Steuerung/Regelung
Als
Nächstes
wird die künstliche
Gelenkvorrichtung
Der
Halluxabschnitt
Die
ausdehnbaren Verbindungsglieder
Das
bewegliche Verbindungsglied
Gemäß der künstlichen,
wie oben konstruierten Gelenkvorrichtung
Die
künstliche
Gelenkvorrichtung
Zudem
ist es möglich,
da der Hauptteil der Belastung, welche auf das künstliche Bein
Obwohl
bei der vorstehenden dritten Ausführungsform der implantierte
Chip
Obwohl
bei der dritten Ausführungsform
das bewegliche Verbindungsglied
Obwohl
bei der dritten Ausführungsform
der Kondensator
Obwohl
bei der dritten Ausführungsform
der künstliche
Muskel
Wie
in der
Die
Steuerung/Regelung
Dann, wenn die Energie-Regeneration durch das Stellglied nicht benötigt wird, kann ferner das Stellglied unter Umständen beispielsweise durch einen künstlichen Muskel, welcher aus einer magnetischen Speicherformverbindung oder einem künstlichen Muskel eines pneumatischen Typs gebildet ist, realisiert werden.Then, if the energy regeneration is not needed by the actuator, In addition, the actuator may under certain circumstances, for example by a artificial Muscle, which consists of a magnetic memory compound or an artificial one Muscle of a pneumatic type is formed, realized.
Bei
der dritten Ausführungsform
kann ferner unter Umständen
das fixierte Verbindungsglied
Als
Nächstes
wird eine künstliche
Gelenkvorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform mit
Bezugnahme auf
Die
künstliche
Gelenkvorrichtung
Eine
künstliche
Gelenkvorrichtung
Obwohl bei der dritten und vierten Ausführungsform die künstliche Gelenkvorrichtung der Erfindung auf das künstliche Bein und den künstlichen Arm angewendet wird, ist dies nicht beschränkend, sondern die künstliche Gelenkvorrichtung ist anwendbar auf jede künstliche Verbindungsgliedmaße eines Roboters, eines Manipulators und dgl.Even though in the third and fourth embodiments the artificial one Articulated device of the invention on the artificial leg and the artificial arm is applied, this is not limiting, but the artificial Articulated device is applicable to any artificial linkage dimensions of a Robot, a manipulator and the like.
Ferner ist für den einschlägigen Fachmann festzuhalten, dass das Vorstehende bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind und dass mannigfaltige Änderungen und Modifikationen unter Umständen gemacht werden können, ohne dass von dem Schutzbereich der Erfindung, wie dieser in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abgewichen wird.Further is for the relevant Those skilled in the art will appreciate that the foregoing is preferred embodiments of the invention and that are manifold changes and modifications in certain circumstances can be made without being bound by the scope of the invention, as defined in the appended claims is, deviated.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |